Download Sismología en 3D: fábrica de Tsunamis

 Sismología en 3D: fábrica de Tsunamis
J. Rubén G. Cárdenas
Se sabe que los tsunamis se forman por tres factores:
Sismos en el suelo oceánico.
Deslizamientos de masas de tierra.
Erupciones volcánicas submarinas.
No en todos los lugares cercanos a fallas sísmicas o zonas volcánicas
submarinas hay una alta frecuencia de tsunamis, pero se considera que
en las que existe esta alta frecuencia hay mayor probabilidad de que se
vuelvan a producir.
Investigaciones
realizadas
recientemente
por
un
equipo
de
geocientíficos, publicadas en la revista Science(1), pueden ayudar a
explicar por qué en ciertas zonas del suelo marino (en este caso las
cercanas al sureste de Japón) se producen tsunamis devastadores como
el del 7 de diciembre de 1944 en Tonankai, Japón, debido a un
terremoto de más de 8 grados Ritchter, que mató a más de 1,200
personas. Estas investigaciones abordan un tema no resuelto en las
ciencias de la Tierra de por qué bajo algunas zonas del fondo marino se
pueden desencadenar tsunamis y grandes terremotos mientras que en
otras, aunque próximas a fallas sísmicas, no. Los hallazgos de estas
investigaciones, aunque realizadas en aguas japonesas, ayudarán a
determinar el riesgo de sufrir tsunamis gigantes en otras partes del
mundo.
Efectos causados por el sismo de 8.1 en Tonankai, Japón en 1944.
Imagen tomada de http://www.bosaimie.jpg
Las investigaciones forman parte de un programa internacional de
excavación patrocinado por Japón, la Unión Europea y Estados Unidos,
que se conoce bajo el nombre de
NanTroSEIZE
(Experimento
Sismográfico en la zona del Canal de Nankai por sus siglas en inglés) y
que se está llevando a cabo en varias etapas. Los primeros resultados
ya están publicados. El proyecto consiste en la excavación, exploración,
toma de muestras del suelo marino e instalación de aparatos de
monitoreo permanentes en esta zona del mar de Japón.
El canal de Nankai se encuentra en una zona de subducción (una falla)
donde dos placas tectónicas están chocando. Una de las placas se está
metiendo debajo de la otra. Este choque de placas que se repite en
muchos lugares de la corteza terrestre, ha originado muchos de los más
grandes terremotos en mundo.
En 2002, un equipo de investigación del Centro de Ciencias Marinas y
Tecnología de Japón (JAMSTEC), identificó la falla bajo el canal de
Nankai y la clasificó como de gran empuje (megathrust); es decir,
capaz de almacenar una gran cantidad de energía por la subducción de
las placas. Esta energía se va almacenando durante miles de años y se
libera de pronto; por ejemplo, en forma de un sismo pudiendo generar
terremotos de enorme magnitud.
El Canal de Nankai en Japón (en recuadro). Imagen tomada de
www.nsf-margins.org/SEIZE/Nankai/NankaiMap.jpg
Científicos de la Universidad de Texas y de la Universidad de Austin que
forman parte de la expedición NanTroSEIZE, usaron un buque comercial
para recolectar datos sísmicos en tres dimensiones que revelaron la
estructura de la corteza del canal de Nankai con un detalle hasta ahora
nunca logrado.
Las imágenes que resultan de la investigación sísmica marina proveen
mucha información de procesos terrestres como los terremotos. Muchos
de estos ocurren en la parte profunda de la corteza oceánica a muchos
kilómetros bajo el suelo marino, y por lo tanto son difíciles de medir.
Una manera de
observar
indirectamente las fuentes de tales
fenómenos (cráteres, fallas y otras estructuras submarinas) es emitir
ondas acústicas que rebotan en las estructuras y permiten localizar las
fallas con exactitud; por ejemplo volcanes submarinos que pueden
entrar en erupción o sistemas de respiraderos hidrotermales.
La tecnología sísmica de reflexión a sido en los últimos 20 años, la
herramienta principal en la investigación del interior de la Tierra. La
utiliza, por ejemplo, la industria de los hidrocarburos para la exploración
y extracción de petróleo, gas y aceite.
La investigación que se realiza con esta tecnología, se basa en las
propiedades físicas de las ondas mecánicas que se propagan en un
medio; así se recolectan los datos sísmicos en el océano. Esta técnica
consiste transmitir ondas acústicas a través de la roca sólida. Las ondas
acústicas se generan en grandes tubos que actúan como pistolas de
aire. Una vez emitidas, las ondas viajan por el medio y son capaces de
viajar distancias mayores de 100 km. Cuando las propiedades de la roca
cambian por la profundidad, se refleja cierta cantidad de energía y otra
parte es desviada por la superficie con la cual chocó. La onda que
regresa ya no contiene la misma cantidad de energía que llevaba
cuando se emitió. Esta diferencia de energía es medida en sismógrafos
ubicados en la superficie y con ella se puede tener una idea de la
estructura del fondo marino.
Desde 1960, el registro sísmico en dos dimensiones ha sido la técnica de
exploración geofísica más difundida con la cual se han hecho muchos
descubrimientos importantes En ella los receptores y las fuentes se
encuentran en un mismo plano y por lo tanto, hay algunas dificultades
para resolver problemas ocasionados por información proveniente de
factores fuera de ese plano.
Recientemente la investigación con imágenes tridimensionales se ha
vuelto más barata y su cobertura ha ido en aumento (2). La sísmica
tridimensional permite tener receptores y fuentes con una distribución
tipo
areal
e incorpora un componente fundamental, el acimut, o
ángulo entre fuente y receptor, que permite tener en cuenta las
variaciones laterales de la información. Pasamos de un punto a un área
común para las reflexiones.
Una imagen sísmica típica tridimensional genera 300 millones de datos
de información cuyo análisis produce una imagen en forma de cubo de
la subsuperficie. Con esta habilidad se puede mapear la estructura de
los márgenes continentales; sus sedimentos rocosos proveen
información importante sobre el comportamiento geológico de nuestro
planeta en los últimos millones de años. Del mismo modo se puede
conocer el patrón de deformación de las rocas.
La proyección de los resultados en imágenes en tres dimensiones,
permite sobreponer las propiedades medidas bajo la corteza oceánica en
una sola imagen e integrarlas en en un solo modelo. Esto se realiza con
ayuda de computadoras. En los modelos se pueden sumar todas las
mediciones o aislarlas de acuerdo al interés de los investigadores. Las
imágenes resultantes son de tan buena calidad que se asemejan a un
ultrasonido del cuerpo humano.
Las imágenes sísmicas en 3D permiten reconstruir cómo las capas de
roca y sedimento se han ido agrietando y desplazando con el tiempo.
Gracias a estos resultados de la expedición (NanTroSEIZE), se
encontraron dos cosas que contribuyen a producir un gran tsunami.
Primero se confirmó la existencia de una falla mayor (una zona en
donde existen varias fallas más pequeñas) que parte de una región del
fondo marino cercana a los 10 km a profundidad. Cuando ocurre un
terremoto la falla permite que éste avance y mueva el suelo marino
hacia arriba y hacia abajo, desplazando a su vez la columna de agua
arriba de él, y creando una serie de ondas tsunami que se propagan
hacia el exterior. Después, el equipo descubrió que la falla se había
desplazado hacia las ramificaciones de la falla cercana a la costa, a una
zona evidentemente más elevada, y que se volvió más somera y
empinada. Esto provocó un mayor desplazamiento directo del suelo
marino y una mayor componente vertical en este desplazamiento del
suelo,
más
efectiva
para
que
se
generen
los
tsunamis.
Las imágenes en 3D producidas en las investigaciones del proyecto
NanTroSEIZE serán usadas en un esfuerzo internacional para explicar el
origen de terremotos o la génesis de sismos en porciones de la corteza
terrestre donde han ocurrido repetidamente fenómenos muy violentos y
a gran escala. El objetivo final es entender lo que está pasando en los
diferentes márgenes costeros. El tsunami de Indonesia en 2004 fue una
gran sorpresa. No está aún claro por qué el terremoto creó aquel gran
tsunami. Al entender lugares como Nankai, tendremos más información
y una mejor aproximación para observar otras partes del mundo y
determinar dónde existe cierto potencial para que se generen tsunamis.
Y las sorpresas serán menores en el futuro.
1 ¿Cómo se forma un tsunami?
Un tsunami es un conjunto de ondas oceánicas causadas por una gran
perturbación repentina en el fondo marino. Si la perturbación está
cercana a la costa, un tsunami local puede demoler comunidades
costeras en minutos. Una gran perturbación puede causar una enorme
devastación en miles de kilómetros a la redonda (ver Tsunamis ondas
devastadoras").
Representación del epicentro del sismo y del frente de ondas
desarrollado inmediatamente después; se resintieron los efectos del
tsunami hasta las costas de Somalia, en África; a más de 7000 km del
epicentro, en la costa norte Indonesia. Imagen tomada de
www.acsu.buffalo.edu
Un tsunami se produce comúnmente por terremotos en regiones
marinas o costeras. Los mayores (de 7 o más en la escala de Richter)
son producidos por grandes terremotos asociados al movimiento de las
placas oceánicas y continentales, y tienen un foco somero a menos de
30 km de profundidad del suelo terrestre. Cuando las placas se
fracturan originan un movimiento vertical del suelo marino que permite
un transporte de energía rápido y eficiente desde la falla hacia el
océano.
Tomado de www.arikah.net
Referencias
1) G. F. Moore, N. L. Bangs, A. Taira, S. Kuramoto, E. Pangborn, y H. J.
Tobin
Three-Dimensional Splay Fault Geometry and Implications for
Tsunami Generation , Science, 16 de noviembre de 2007
José Regueiro, Métodos sísmicos, Universidad Simón Bolívar, Caracas,
Venezuela.
Departamento
de
Ciencias
de
la
Tierra,
2006
www.gc.usb.ve/postgeo/ct/index.htm.
Gustavo Carstens,
Evolución de
Prospección
Asociación Argentina
www.aagg.org.ar. Argentina 2008.
los Métodos Geofísicos de
de Geofísicos y geodesias,
Nankai Trough Seismogenic Zone Experiment ,
www.iodp.org/NanTroSEIZE.
2)El concepto fundamental que permitió el avance de la técnica fue el
apilamiento múltiple (CDPtacking), posteriormente, pasamos de CDP a
celda o bi.